‘세포내막의 유동성 감소’로 인한 노화 현상 규명
- 신규 이론 적용을 통한 노화 지연 및 역노화 신약개발에 응용 기대 -
□ 노화가 진행되면서 근육의 양과 힘이 감소하는데 이를 노인성 근감소증(sarcopenia)*이라고 일컫는다. 원인으로는 만성염증, 호르몬 불균형, 영양결핍, 줄기세포 감소, 미토콘드리아 기능저하 등에 기인한다고 알려져 있다. 그러나 이번 연구 결과를 통해 한국생명공학연구원(원장 김장성, 이하 생명연) 노화제어전문연구단 권기선 박사팀은 근육세포의 막유동성(membrane fluidity) 감소가 노인성 근감소증의 원인이라고 새로운 학설을 제시하였다.
* 노인성 근감소증(sarcopenia) : 노화로 인한 근육소실을 일컫는 말로 활동장애와 낙상을 유발하고, 이차적으로 당뇨, 비만, 심혈관질환 골감소증의 원인이 된다. 2016년 10월에 WHO는 노인성근감소증에 질병코드를 부여했다.
ㅇ 한국생명공학연구원 노화제어전문연구단 권기선 박사팀(교신저자: 권기선/이광표 박사, 제1저자: 이승민 박사)이 수행한 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 바이오의료개발사업의 지원으로 수행되었고, 생물학 분야의 세계적 저널인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications, IF 12.121) 11월 9일자 온라인 판에 게재되었다.
(논문명 : FABP3-mediated membrane lipid saturation alters fluidity and induces ER stress in skeletal muscle with aging)
□ 최근 생명연 연구팀은 한국기초과학지원연구원(KBSI) 황금숙 박사 연구팀과 공동으로 노화근육의 지질성분을 분석(lipidomics)함으로써 세포내막을 이루는 인지질(phospholipid) 성분의 변화를 발견하였다.
ㅇ 또한 연구팀은 이미 2014년에는 한국과학기술연구원(KIST)의 이철주박사 연구팀과 노화근육의 단백질성분을 분석(proteomics)한 결과 FABP3이라는 지질전달단백질(lipid chaperone)의 변화를 발견하였다.
□ 연구팀은 이런 일련의 발견에서 노화의 인과관계를 밝히게 된 것으로, 노화에 따라 증가된 지질전달단백질(FABP3)이 세포내막 성분의 포화지방산사슬을 증가시킴으로써 유동성을 감소시켜 소포체**의 스트레스를 유발하게 되고, 이는 근육양과 근력을 저하시키게 된다는 것이다.
** 소포체 : 근육량을 조절하는 단백질합성과 근력을 조절하는 칼슘신호를 관장하는 세포내소기관(organelle)으로서, 모든 생체 조직 중 근육에서 가장 구조적, 기능적으로 기여하는 바가 큰 막 구조체이다.
ㅇ 반대로 지질전달단백질(FABP3)을 인위적으로 저해시키면 막성분 중 포화지방산사슬이 감소하여 막 유동성이 증가하게 되고 소포체의 스트레스가 회복되어 노화된 근육을 젊게 되돌릴 수 있다는 근거를 제시한다.
ㅇ 연구팀은 실제 늙은 마우스를 이용한 실험에서 근육의 지질전달단백질(FABP3) 발현을 인위적으로 저해시키면 근육양 뿐 아니라 근력이 증가하는 것을 관찰하였다.
□ 이상의 실험적 근거들로부터 연구팀은 노화(시간)에 따른 유전자발현이라는 ‘생물학적’ 시계가 생체막 지질성분의 ‘화학적’ 변화를 유발하고 이는 다시 ‘물리적’인 막의 유동성을 조절함으로써 궁극적으로 ‘생리학적’인 항상성에 기여하리라는 독창적인 ‘노화의 유동성 이론(fluidity theory of aging)’을 제안하였다.
□ 생명연 권기선 박사는 “이 이론은 장차 다양한 생체기관의 노화의 원리로서 확장 적용될 뿐 아니라, 노화의 시계를 늦추거나 되돌리는 신약개발에 응용될 것으로 기대한다.” 고 밝혔다.
